【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，具体的涉及一种燃料电池用冷却液及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换装置，受到了广泛关注和研究。燃料电池通过氢气和氧气的化学反应直接产生电能，具有能量转换效率高、环境污染小等优点。然而，燃料电池在运行过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，会导致电池温度过高，影响其性能和寿命。因此，开发高效的冷却系统和冷却液成为燃料电池技术发展的重要方向。
2、传统的冷却液多采用水和乙二醇的混合物，虽然具有较好的热稳定性和防冻性能，但在高热负荷下，传热效率有限，难以满足高性能燃料电池的散热需求。此外，传统冷却液在长时间使用过程中容易产生腐蚀和电导率升高的问题，这些问题会进一步影响燃料电池的性能和寿命。
3、因此，开发一种高导热效果的燃料电池用冷却液，不仅能够提高燃料电池的热管理性能，还能延长其使用寿命，具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、本专利技术为克服现有技术缺陷，提供了一种燃料电池用冷却液及其制备方法，能够解决现目前燃料电池用冷却液传热和导热效果差、导电率高、耐腐蚀性差以及耐用性差的技术问题。
2、本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了燃料电池用冷却液，包括如下原料：
4、去离子水40~55.5 wt%、氨基酸盐35~50 wt%、壬二酸二辛酯0.5~5 wt%、缓冲剂0.1~0.2 wt%、
5、本专利技术的主要有益效果如下：
6、本专利技术中各成分的主要有益效果如下：
7、去离子水：溶剂，作为分散介质；另比热容最高，单位质量吸收热量最高。
8、氨基酸盐：抗冻剂，用于降低水的冰点，防止低温环境下冷却系统内液体结冰。
9、丙烯酸酯：抗冻剂、缓蚀剂，含有众多的烷基与极性基团，能够阻止水分子之间的结合形成冰晶，从而防止水的冻结。此外，丙烯酸酯可以减缓金属锈蚀。
10、壬二酸二辛酯：增塑剂，降低冷却液玻璃化转变温度，以及降低体系粘度，保证冷却液在面对各种温度和压力变化时能够保持更好的性能和稳定性。其黏度低，沸点高，增塑效率高，水抽出性小，挥发性和迁移性小，而且具有优良的耐热性、耐光性、电绝缘性和对增塑糊的黏度稳定性。
11、缓冲剂：调节和稳定体系ph。
12、磷酸三丁酯：消泡剂，磷酸三丁酯能够降低液体表面张力，防止泡沫的形成，从而有效地消除已经形成的泡沫；具体的作用机制是通过降低水、溶液等的表面张力，防止泡沫形成，使原有泡沫减少或消灭。它能使已形成的泡沫的膜处于不稳定的状态，从而迅速消泡。此外，磷酸三丁酯还具有耐高温、耐酸碱的特性，能够在高温高压、强酸强碱的环境下稳定发挥消泡功能。它的水溶性和渗透性好，能够迅速渗透到泡沫内部，破坏泡沫的稳定性，达到消泡的目的。
13、非离子金属抑制剂：抑制或减少金属离子的产生，降低体系的电导率。
14、导热添加剂：采用高导热复合材料，提高体系的热传导能力，其中导热添加剂采用电化学沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、水热法中的一种进行制得。
15、具体选用方法如下：
16、上述非离子金属抑制剂、导热添加剂和壬二酸二辛酯相互之间能够起到协同作用，能够进一步加强导热添加剂以及壬二酸二辛酯的导热效果，且壬二酸二辛酯还能够辅助降低整体体系的导电率，但是不影响内部导热添加剂的导电率；而丙烯酸酯和氨基酸盐能够进一步起到协同作用，从而提高冷却液的降温效果；丙烯酸酯、氨基酸盐、金属抑制剂、导热添加剂和壬二酸二辛酯之间也能相互协同，进而起到降温、导热的协同效果，所制得的冷却液的降温能力以及导热效果都进一步提升。在一个实施方式中，所述缓冲剂包括三聚磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钠中至少一种。
17、本专利技术的主要有益效果如下：缓冲剂能够帮助吸收或释放氢离子（h+），从而维持冷却液ph值在一个相对稳定的范围内，防止由于ph值变化过大而对燃料电池组件造成损害；适当的ph值可以减少金属部件的腐蚀风险和冷却液电导率上升的风险。如果冷却液的ph值过低或过高，可能会加速金属部件的腐蚀过程，影响燃料电池的长期性能和寿命，同时可能会促进其他阴阳离子的析出导致冷却液电导率上升。缓冲剂通过保持适宜的ph值来减缓这种腐蚀作用及稳定体系电导率；燃料电池使用的密封材料（如橡胶等）对ph值也有特定的要求。缓冲剂有助于保持这些材料处于良好的工作状态，避免因ph值不稳定导致的密封失效问题。
18、在一个实施方式中，所述非离子金属抑制剂包括乙二胺四乙酸、羟基亚乙基二膦酸盐、苯并三氮唑、苯并噻吩、苯并硫氧吡啶中的至少一种。
19、本专利技术的主要有益效果如下：非离子金属抑制剂不仅能够阻止腐蚀介质与金属表面直接接触进而防止金属腐蚀，还能够提高冷却液的传热效率，进而提高冷却效果。
20、在一个实施方式中，所述导热添加剂包括外层和内层，所述外层完全包覆于内层，所述外层为al2o3或cuo，所述内层包括钙钛矿氧化物以及还原石墨烯、石墨、钙钛矿氧化物-石墨烯中至少一种。
21、其中外层为金属氧化物，而内层主要为导电物质，其中外层金属氧化物主要起到冷却作用以及降低导热添加剂的电导率，氧化铝和氧化铜具有较为有序的晶格，能够起到较好的冷却作用并且电导率较低，不会造成导热剂的引入而增加冷却液电导率；而内部的导电物质具有较好的冷却性能，能够进一步起到冷却作用。
22、在一个实施方式中，所述内层和外层组成核壳结构的球体和/或管束结构。
23、该球体结构和管束结构能够增大导热添加剂外部的比表面积，从而提高燃料电池与冷却液的接触面积，进而提高冷却效果。
24、在一个实施方式中，所述钙钛矿氧化物包括镍酸镧、镍酸钴镧和镧锶钴铁中至少一种。
25、镍酸镧、镍酸钴镧和镧锶钴铁都是具有复杂结构和多种性能的金属氧化物，其中镍酸镧、镍酸钴镧都具有良好的热稳定性，不会因为燃料电池散发出的热量较高而导致整体固定材料发生热解反应等；而镍酸镧、镧锶钴铁具有良好的热电性，可以将燃料电池散发出的部分热量转换为电能，从而给燃料电池提供一定能源。
26、在一个实施方式中，所述镍酸钴镧的化学式为lanixcoyo3，其中0≤x≤0.5，0≤y≤1；所述镧锶钴铁的化学式为la0.6sr0.4co(1-y2)fey2o3，其中0≤y2≤1。
27、该x、y、y2的取值能够保证所制得的导热固体材料具有优良的导电和导热性能，且外部的氧化铝和氧化铜由于其绝缘性质，能够避免内部的导电材料影响冷却液的导电性能，内部的导电材料由于其导电性能，还能进一步辅助导热。
28、在一个实施方式中，所述钙钛矿氧化物的粒径为20～150 nm。
【技术保护点】
1.一种燃料电池用冷却液，其特征在于，包括如下原料：
2.根据权利要求1所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述缓冲剂包括三聚磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钠中至少一种。
3.根据权利要求1所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述非离子金属抑制剂包括乙二胺四乙酸、羟基亚乙基二膦酸盐、苯并三氮唑、苯并噻吩、苯并硫氧吡啶中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述导热添加剂包括外层和内层，所述外层完全包覆于内层，所述外层为Al2O3或CuO，所述内层包括钙钛矿氧化物以及还原石墨烯、石墨、钙钛矿氧化物-石墨烯复合物中至少一种。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述内层和外层组成核壳结构的球体和/或管束结构。
6.据权利要求4所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述钙钛矿氧化物包括镍酸镧、镍酸钴镧和镧锶钴铁中至少一种。
7.据权利要求6所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述镍酸钴镧的化学式为LaNixCoyO3，其中0≤x≤0.5，0≤y≤1；所述镧锶钴铁的化学式为La
8.根据权利要求4所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述钙钛矿氧化物的粒径为20～150 nm。
9. 一种如权利要求1~8任意一项所述的燃料电池用冷却液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：于20~50℃下,先将去离子水、氨基酸盐、丙烯酸酯、壬二酸二辛酯、磷酸三丁酯和金属抑制剂搅拌混合0.5~1 h，转速300~600 r/min，再加入缓冲剂于500~600 r/min搅拌0.5~1 h；再于500~700 r/min缓慢加入所述导热添加剂，之后将搅拌速度降低至300~600r/min，继续混合2~8 h即制得所述燃料电池用冷却液。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用冷却液，其特征在于，包括如下原料：
2.根据权利要求1所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述缓冲剂包括三聚磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钠中至少一种。
3.根据权利要求1所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述非离子金属抑制剂包括乙二胺四乙酸、羟基亚乙基二膦酸盐、苯并三氮唑、苯并噻吩、苯并硫氧吡啶中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述导热添加剂包括外层和内层，所述外层完全包覆于内层，所述外层为al2o3或cuo，所述内层包括钙钛矿氧化物以及还原石墨烯、石墨、钙钛矿氧化物-石墨烯复合物中至少一种。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述内层和外层组成核壳结构的球体和/或管束结构。
6.据权利要求4所述的燃料电池用冷却液，其特征在于，所述钙钛矿氧化物包括镍酸镧、镍酸钴镧和镧锶钴铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：范宗波，周梅，
申请(专利权)人：四川轻绿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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